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原文传递柴油机排气环境中NTP作用规律的研究

论文题名：	柴油机排气环境中NTP作用规律的研究
关键词：	汽车柴油机;排气环境;低温等离子体反应器;介质阻挡放电;模拟排气实验平台
摘要：	汽车工业在推动经济与社会发展的同时，不可避免地造成了大气污染，严重危及人类健康和生存环境。为满足日益严格的汽车排放法规要求，开发新型的发动机排气后处理装置已迫在眉睫。低温等离子体技术在工业气态污染物治理方面已得到广泛应用，有可能作为一种新型的后处理技术在汽车排气治理领域得以应用。本文基于介质阻挡放电原理，设计了低温等离子体反应器，并建立了柴油机模拟排气实验系统，研究了低温等离子体在柴油机排气环境中的作用规律及影响因素，揭示了低温等离子体处理柴油机模拟排气的化学反应机理。本文主要在以下几个方面开展了系统的研究工作：　　 (1)依据介质阻挡放电原理，设计了平板式介质阻挡放电装置，进行了电学参量静态实验。利用Q-V Lissaious图形法系统研究了介质厚度、放电气隙、放电频率、激励电压等因素对介质阻挡放电装置的放电功率、电场强度、等效电容、电荷传输量等表征参量的影响。实验结果表明：提高激励电压、采用较薄的阻挡介质和较小的放电气隙可提高放电功率和电场强度；增大放电频率也可提高放电功率，但其对电场强度的影响不大；提高激励电压、减小介质厚度和放电气隙，可增大介质等效电容；降低激励电压、减小放电气隙、增大介质厚度，可增大气隙等效电容；放电频率对总电容、介质等效电容和气隙等效电容的影响不大；提高激励电压和放电频率、减小放电气隙和介质厚度，可增加单周期电荷传输量。静态实验为研制低温等离子体反应器提供了设计依据。　　 (2)设计了低温等离子体反应器。考虑到反应器在排气处理过程中的使用环境和柴油机排气特点，同时满足全流式和喷射式实验方案的要求，确定采用同轴式单介质低温等离子体反应器，其结构参数为：石英介质厚度为3mm、放电气隙为2mm。对其进行了12小时耐久性测试，实验结果表明，该反应器持续工作时性能稳定、运行可靠。　　 (3)基于柴油机模拟排气实验平台，采用全流式实验方案，研究了低温等离子体对不同排气组分中NO的转化效率及影响因素，并揭示了化学反应机理。实验结果表明：低温等离子体作用于O2/N2时，会产生O3及NO2；低温等离子体作用于NO/N2时，NO只发生还原反应，转化率低、能耗高；低温等离子体作用于NO/O2/N2时，NO主要通过氧化反应转化为NO2，降低O2及NO初始浓度，可提高NO转化率；低温等离子体作用于NO/C3H6/O2/N2时，NO同时存在氧化和还原两种反应，C3H6初始浓度越高，NO还原为N2的效率越高，同时有CO产生。　　 (4)基于柴油机模拟排气实验平台，采用喷射式实验方案，研究了低温等离子体在不同温度时对各模拟排气组分的转化效果。在温度较低时，活性物质主要用于氧化NO为NO2，NOx浓度随激励电压的提高基本保持不变；随着温度的升高，活性物质同时与NO和C3H6反应，将NO氧化为NO2，将C3H6氧化为CO；当温度继续升高时，活性物质主要与C3H6反应，生成CO，活性物质对NO的作用相对减弱，NO转化率降低。
作者：	冉冬立
专业：	动力机械及工程
导师：	蔡忆昔
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文